摘要
沙门氏菌是一种常见的肠源性致病菌，它可以通过动物的粪便进入到农田环境，并迁移至农作物的根系区或地下水环境，产生粮食生产安全和饮水安全问题。水环境化学（如pH，离子强度、离子价态、离子种类、有机物含量与种类）等对细菌在土壤等多孔介质中迁移的影响已经有大量研究，这些研究大都基于水化学因子对细菌表面物理化学吸附性能（如表面电性、亲疏水性等）的调节效应来解释细菌的迁移行为，并且确认了细菌胞外膜特征（如脂多糖结构LPS、胞外聚合物EPS等）对于调控细菌迁移具有重要作用。我们猜想，为了适应环境条件，细菌胞外膜还会发生生理结构的变化，而这种生理结构的变化，也会影响细菌表面的物理化学吸附性能，从而改变细菌的迁移。此外，几乎所有天然水体中都存在着有机物，我们进一步猜想，细菌细胞膜结构的生理改变，也会影响细菌和有机物的交互作用，控制细菌表面有机物的吸附类型，而细菌表面负载的有机物与细菌膜结构共同影响会使得细菌的迁移行为更加复杂。 为了验证这些科学猜想，我们设计了酸性、碱性、贫营养等三种环境条件，培养了对应的环境适应沙门氏菌，对发生适应性变化的沙门氏菌的胞外膜结构（LPS， EPS，粒径）以及电性和疏水性等物理化学性质进行了表征，并研究了不同适应性细菌与天然土壤水中的有机物的交互作用机制及其对细菌吸附性能的改变。在此基础上，我们通过柱实验比较了三种适应性改变的沙门氏菌与原菌迁移行为的差异，以及表面附着土壤有机物的适应性沙门氏菌与无有机物干预的适应性沙门氏菌相对比，迁移行为的变化。 主要结论如下： （1）.三种适应性改变均能降低沙门氏菌的迁移能力，而降低的效率与适应性改变类型有关。在营养条件较低的条件下生长的沙门氏菌迁移能力下降了20%，发生酸适应性变化后沙门氏菌的迁移能力下降了40%，发生碱适应性变化对沙门氏菌的迁移无明显影响。这是因为适应性变化改变了沙门氏菌细胞外膜分泌的EPS量和LPS生长量，从而影响了细菌的Zeta电位、疏水性和粒径，对细菌迁移产生直接影响。 （2）.土壤有机物主要由类腐殖酸物质组成，能在沙门氏菌细胞表面发生吸附。沙门氏菌主要吸附有机物中的疏水性芳香类物质，且对有机物的吸附能力和吸附的有机组份随细菌的适应性不同而不同。酸适应菌对芳香类物质的吸附量最小，而弱营养适应菌的吸附量最大。 （3）.有机物的吸附造成了所有沙门氏菌迁移能力的下降，但下降程度又与环境胁迫类型有关。原始菌、碱适应菌吸附土壤有机物后迁移能力下降了20%，弱营养菌在吸附土壤有机物后迁移能力下降了30%，酸适应菌在吸附土壤有机物后迁移能力无明显改变。土壤有机物引起的细菌细胞表面负电性降低是导致上述现象发生的原因。 以往的关于细菌迁移的研究大都关注环境因子对细菌表面物理化学条件的控制，而本研究首次探索了环境因子对细菌细胞外膜结构的生理改变对细菌迁移产生的影响，且考虑了天然有机物这一复杂环境因子。研究结果将有助于理解沙门氏菌和其它革兰氏阴性菌在酸性、碱性和贫营养环境中的迁移行为。在酸性环境（如受到酸雨、酸矿废水污染的土壤和地下水中）和贫营养环境（如天然地下水环境），沙门氏菌的迁移能力通常较弱，传播风险相对较小。而在碱性土壤中细菌的传播风险较大。在有机物含量高的土壤中，细菌的迁移会受到抑制。这些发现有助于提高对革兰氏阴性病菌在这些环境中迁移风险的预测和管控能力。
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